一种大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，该方法主要包括：使用激光跟踪仪球靶标，采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配基准数据，建立空间三维坐标系；基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算出待测大型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。本发明所述大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，可以克服现有技术中耗时耗力、操作难度大和检测结果准确性差等缺陷，以实现省时省力、操作难度小和检测结果准确性好的优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械【技术领域】，具体地，涉及一种大型结构件精密装配中的数字定位 检测方法及系统。 一种大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统
【背景技术】
[0002] 目前，大型结构件装配定位完成后，需要由检测人员结合专用工艺装备检测其是 否满足工艺设计要求，如果不满足再重新调试，直至满足技术要求为止。这样，耗时耗力，而 且检测结果未必准确。
[0003] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在耗时耗力、操作难度大 和检测结果准确性差等缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种大型结构件精密装配中的数字定位 检测方法，以实现省时省力、操作难度小和检测结果准确性好的优点。
[0005] 本发明的第二目的在于，提出一种大型结构件精密装配中的数字定位检测系统。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大型结构件精密装配中的数字 定位检测方法，主要包括：
[0007] a、使用激光跟踪仪球靶标，采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配 基准数据，建立空间三维坐标系；
[0008] b、基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算出待测大 型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。
[0009] 进一步地，所述步骤b，具体包括：
[0010] 在装配过程中，先将待测大型结构件中的待装配零件置于预设的理论装配位置附 近，再将激光跟踪仪球靶标固定于待装配零件上；通过测量计算，得到激光跟踪仪球靶标的 固定位置与装配理论位置的相互关系；
[0011] 根据激光跟踪仪的空间三维坐标实时显示值，在满足计算所得允许误差的情况 下，缓慢移动待装配零件至预设的理论位置。
[0012] 进一步地，该数字定位检测方法，选择性地还包括：
[0013] c、采用激光跟踪仪，在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的尺寸和位 置是否满足预设的技术指标要求：
[0014] 对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检测；如此反复多次直至满足预设 的技术指标为止。
[0015] 同时，本发明采用的另一技术方案是：一种大型结构件精密装配中的数字定位检 测系统，主要包括与待测大型结构件配合安装的激光跟踪仪球靶标，以及与所述激光跟踪 仪球靶标连接的客户端；其中：
[0016] 所述激光跟踪仪球靶标，用于采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装 配基准数据，建立空间三维坐标系；和/或，
[0017] 所述激光跟踪仪球靶标，用于在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的 尺寸和位置是否满足预设的技术指标要求：对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再 检测；如此反复多次直至满足预设的技术指标为止；
[0018] 以及，
[0019] 所述客户端，用于基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度， 计算出待测大型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。
[0020] 进一步地，所述激光跟踪仪球靶标与待测大型结构件配合安装时，纵向装配基准 在虚拟坐标系统中的z轴，横向装配基准在虚拟坐标系统中X轴，后梁安装面在虚拟坐标系 统中的y轴；安装在待测大型结构件左、右连接座上的靶球点为实际装配中的坐标检测点， 实时检测靶球的坐标值就能确定装配件的位置是否合格。
[0021] 本发明各实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，由于该方 法主要包括：使用激光跟踪仪球靶标，采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装 配基准数据，建立空间三维坐标系；基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位 置精度，计算出待测大型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差；从而可以克服 现有技术中耗时耗力、操作难度大和检测结果准确性差的缺陷，以实现省时省力、操作难度 小和检测结果准确性好的优点。
[0022] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0023] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0025] 图1为典型大型结构装配件简图；
[0026] 图2为本发明大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统中的模型简化 设计和检测示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028] 为了解决图1所示大型结构件精密装配中的定位测量问题，根据本发明实施例， 如图2所示，提供了一种大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统。
[0029] 方法实施例
[0030] 本实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法，主要包括：
[0031] a、使用激光跟踪仪球靶标，采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配 基准数据，建立空间三维坐标系；
[0032] b、基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算出待测大 型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差；步骤b，具体包括：
[0033] 在装配过程中，先将待测大型结构件中的待装配零件置于预设的理论装配位置附 近，再将激光跟踪仪球靶标固定于待装配零件上；通过测量计算，得到激光跟踪仪球靶标的 固定位置与装配理论位置的相互关系；
[0034] 根据激光跟踪仪的空间三维坐标实时显示值，在满足计算所得允许误差的情况 下，缓慢移动待装配零件至预设的理论位置。
[0035] 上述实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法，选择性地还包括：
[0036] c、采用激光跟踪仪，在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的尺寸和位 置是否满足预设的技术指标要求：
[0037] 对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检测；如此反复多次直至满足预设 的技术指标为止。
[0038] 系统实施例
[0039] 本实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测系统，主要包括与待测大型结 构件配合安装的激光跟踪仪球靶标，以及与激光跟踪仪球靶标连接的客户端；其中：
[0040] 激光跟踪仪球靶标，用于采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配基 准数据，建立空间三维坐标系；和/或，
[0041] 激光跟踪仪球靶标，用于在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的尺寸 和位置是否满足预设的技术指标要求：对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检测； 如此反复多次直至满足预设的技术指标为止；
[0042] 以及，
[0043] 客户端，用于基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算 出待测大型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。
[0044] 在上述实施例中，激光跟踪仪球靶标与待测大型结构件配合安装时，纵向装配基 准在虚拟坐标系统中的z轴，横向装配基准在虚拟坐标系统中X轴，后梁安装面在虚拟坐标 系统中的y轴；安装在待测大型结构件左、右连接座上的靶球点为实际装配中的坐标检测 点，实时检测靶球的坐标值就能确定装配件的位置是否合格。
[0045] 上述实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，采用全新的数 字定位检测方法。应用激光跟踪仪球靶标采集该大型结构件的横向和纵向装配基准数据， 建立空间三维坐标系，依据图纸相关的尺寸、位置精度提前计算出各零件安装位置的坐标 值和允许误差。在装配过程中，先将待安装零件置于其理论装配位置附近，再将激光跟踪仪 球靶标固定于待装配零件上，球靶标固定位置与装配理论位置的相互关系可以通过测量计 算得到。此时，根据激光跟踪仪空间三维坐标实时显示值，只需缓慢移动待装配零件至其理 论位置，满足其允许误差即可。该过程全程实现数字化装配和在线直接检测，不仅大大提高 了装配效率，而且检测数据准确可靠，实现了"所看即所得"的通用数字化直接检测方法，不 需要设计额外的专用工艺装备。对于多批次、不同类型的大型结构件装配定位检测应用广 泛。
[0046] 在图1的示例中可进行如图2的模型设计和简化来实现装配过程中的数字定位和 检测。ACS1为装配中的虚拟坐标系统，纵向装配基准在坐标系中的z值12000,横向装配基 准在坐标系中X值为0,后梁安装面在坐标系中的值y为-100,图2中左、右连接座上的2 个靶球点为实际装配中的坐标检测点，实时检测靶球的坐标值就能确定装配件的位置是否 合格。
[0047] 上述实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，至少具有以下 优点：
[0048] ⑴实现产品装配过程中的在线数字检测，提高了装配和检测精度；
[0049] ⑵减少了大型专用复杂工艺装备的设计研制，降低了生产成本；
[0050] ⑶实现了某些几何量的直接测量，不必再通过间接测量和计算来判定是否合格；
[0051] ⑷实现了快速检测定位，提高了劳动生产率。
[0052] 在现有技术中，大型件装配定位完成后，由检测人员结合专用工艺装备检测其是 否满足工艺设计要求，如果不满足再重新调试，直至满足技术要求为止。而本发明的大型精 密装配数字定位检测方法，参与了装配全过程，检测完成即装配完成，装配完成即检测数据 采集完成，因此具有创新性和独特性，与传统意义的装配定位检测有本质区别。
[0053] 上述实施例的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法及系统，还可以采用激 光跟踪仪按传统的装配定位检测来实现，即所有零件装配完成后，再分别检测各个零件之 间的尺寸和位置是否满足技术指标要求，对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检 测，如此反复多次直至满足其技术条件为止。
[〇〇54] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种大型结构件精密装配中的数字定位检测方法，其特征在于，主要包括： a、 使用激光跟踪仪球靶标，采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配基准 数据，建立空间三维坐标系； b、 基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算出待测大型构 件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。
2. 根据权利要求1所述的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法，其特征在于， 所述步骤b，具体包括： 在装配过程中，先将待测大型结构件中的待装配零件置于预设的理论装配位置附近， 再将激光跟踪仪球靶标固定于待装配零件上；通过测量计算，得到激光跟踪仪球靶标的固 定位置与装配理论位置的相互关系； 根据激光跟踪仪的空间三维坐标实时显示值，在满足计算所得允许误差的情况下，缓 慢移动待装配零件至预设的理论位置。
3. 根据权利要求1或2所述的大型结构件精密装配中的数字定位检测方法，其特征在 于，该数字定位检测方法，选择性地还包括： c、 采用激光跟踪仪，在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的尺寸和位置是 否满足预设的技术指标要求： 对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检测；如此反复多次直至满足预设的技 术指标为止。
4. 一种大型结构件精密装配中的数字定位检测系统，其特征在于，主要包括与待测大 型结构件配合安装的激光跟踪仪球靶标，以及与所述激光跟踪仪球靶标连接的客户端；其 中： 所述激光跟踪仪球靶标，用于采集待测大型结构件的横向装配基准数据和纵向装配基 准数据，建立空间三维坐标系；和/或， 所述激光跟踪仪球靶标，用于在所有零件装配完成后，分别检测各个零件之间的尺寸 和位置是否满足预设的技术指标要求：对于不满足技术要求的零件进行调试，然后再检测； 如此反复多次直至满足预设的技术指标为止； 以及， 所述客户端，用于基于建立的空间三维坐标系，依据图纸预设的尺寸和位置精度，计算 出待测大型构件中各零件安装位置的坐标值和预设允许误差。
5. 根据权利要求4所述的大型结构件精密装配中的数字定位检测系统，其特征在于， 所述激光跟踪仪球靶标与待测大型结构件配合安装时，纵向装配基准在虚拟坐标系统中的 z轴，横向装配基准在虚拟坐标系统中X轴，后梁安装面在虚拟坐标系统中的y轴；安装在 待测大型结构件左、右连接座上的靶球点为实际装配中的坐标检测点，实时检测靶球的坐 标值就能确定装配件的位置是否合格。
【文档编号】G01B11/00GK104101296SQ201410299863
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】吕国兵, 王志华 申请人:北京新立机械有限责任公司